Refratário de alumina fundida branca

O que são materiais refractários?

Em primeiro lugar, uma breve definição: Os materiais refractários são aqueles que suportam temperaturas extremamente elevadas (tipicamente acima dos 1000°C ou 1832°F) e condições extremas (abrasão, corrosão química, choque térmico) sem derreter ou degradar. São os revestimentos internos de fornos, estufas, incineradores, reactores e outros equipamentos de processamento a alta temperatura.

Porque é que a alumina fundida branca é um excelente material refratário?

A alumina fundida branca não é apenas um material refractário; é frequentemente considerada uma escolha de alto desempenho ou premium  para aplicações críticas. Os motivos são uma consequência direta da sua composição química e processo de fabrico.

1. Pureza extremamente elevada e inércia química

• Elevado teor de Al₂O₃:  A WFA contém normalmente  mais de 99% de alumina (Al₂O₃) . Esta é a sua propriedade mais importante para os materiais refractários.

• Comportamento quase neutro:  A alumina é quimicamente estável e atua como um óxido anfótero, mas na sua forma de elevada pureza, é altamente resistente ao ataque de escórias ácidas e básicas (dentro de certos limites), o que a torna versátil.

• Baixo teor de impurezas:  Impurezas como SiO₂, Fe₂O₃ e Na₂O estão presentes em quantidades muito baixas (frequentemente <0,5%). Estas impurezas formam fases de baixo ponto de fusão (por exemplo, fases vítreas). A sua ausência em WFA significa:

  • Maior resistência a altas temperaturas:  O refractário mantém a sua integridade estrutural a temperaturas mais elevadas.

  • Melhor resistência à fluência:  É mais resistente à deformação lenta sob carga a altas temperaturas.

  • Corrosão reduzida:  Menos pontos de reação para as escórias, metais fundidos e gases atacarem.

2. Ponto de fusão muito elevado

• O ponto de fusão da alumina pura é de  2050 °C (3722 °F) . A WFA, por ser quase pura, tem um ponto de fusão muito próximo deste valor. Isto define o seu  Equivalente de Cone Pirométrico (PCE) — uma medida da sua refratariedade — como sendo muito elevado, permitindo a sua utilização em ambientes com temperaturas extremamente elevadas.

3. Excelentes propriedades mecânicas a altas temperaturas.

• MOR (Módulo de Ruptura) elevado a Quente:  Os refractários à base de WFA mantêm a sua resistência mesmo quando incandescentes. Isto é crucial para suportar abusos mecânicos, cargas e condições abrasivas dentro de um forno.

• Excelente resistência à abrasão:  Tal como os revestimentos, a sua dureza Mohs de 9 torna-o ideal para áreas sujeitas a desgaste mecânico, como a parte superior de vagões de forno, blocos de queimadores e áreas onde o material da carga está em constante movimento.

4. Boa estabilidade volumétrica (encolhimento na requeima)

• Como o WFA já é um  produto fundido  , sofreu a sua mudança de fase e contracção mais drásticas durante o seu próprio fabrico. Quando utilizado como agregado em refractários moldados (tijolos) ou monolíticos (betões refractários), contribui para uma excelente estabilidade dimensional no primeiro aquecimento, minimizando o risco de fissuração durante a secagem de um novo revestimento.

Formas e aplicações comuns de WFA em materiais refractários

O WFA raramente é utilizado sozinho. É um ingrediente fundamental, ou “agregado”, dentro de uma matriz refractária.

1.  Refratários Moldados (Tijolos e Peças Moldadas)

• A cinza volante é classificada em tamanhos de partículas específicos (grossa, média e fina) e aglomerada com outros materiais de alta pureza ou ligantes cerâmicos para ser prensada em tijolos.

• Aplicações:  Revestimento de fornos de alta temperatura (ex.: fornos túnel, fornos de vaivém), panelas de aço, zonas de transição de fornos de cimento e áreas críticas em reactores de processamento químico.

2.  Refratários monolíticos (não conformados)

Esta é a área de aplicação maior e que está em constante crescimento.

• Betões refractários:  Os agregados WFA são misturados com cimento de aluminato de cálcio e pós finos. Com a adição de água, a mistura pode ser vertida, bombeada ou vibrada para formar um revestimento sem juntas.

• Misturas para projeção:  Semelhantes aos betões refractários, mas concebidas para serem pulverizadas (aplicadas com pistola) sobre uma superfície para reparação ou instalação rápida.

• Misturas para compactação:  Uma mistura mais seca, compactada no local para aplicações específicas.

• Aplicações:  Revestimentos complexos de fornos, revestimentos de panelas de fundição, blocos de queimadores, ciclones e qualquer área onde seja necessário um revestimento personalizado e sem juntas.

3.  Produtos Especiais

• Cascas para Fundição de Precisão:  A elevada refratariedade e pureza da farinha WFA (pó fino) fazem dela um excelente material de revestimento e suporte para a criação de moldes cerâmicos para a fundição de pás de turbinas de superliga e outras peças metálicas de precisão.

• Acessórios para fornos:  Os postes, suportes e placas feitos de WFA podem ser utilizados para suportar peças cerâmicas durante a cozedura a temperaturas muito elevadas devido à sua resistência e à sua capacidade de evitar deformações (fluência).

Comparação com alumina fundida castanha (BFA) em refractários